恶性肿瘤呈现出发病率高、治愈难和易复发等特点,是严重威胁人类健康的重大疾病之一。基于肿瘤微环境(Tumor microenvironment,TME)的微酸性、缺氧、高浓度GSH和ATP等特征,设计TME响应型药物载体,可实现药物在肿瘤区域的精准递送和可控释放,在特异性杀伤肿瘤细胞的同时避免对正常组织的毒副作用。近年来,金属有机框架(Metal organic frameworks,MOFs)因其具有超高的比表面积和孔隙率、易于功能化、良好的生物相容性和生物降解性等特点,在肿瘤治疗方面备受关注。此外,MOFs可以通过生物矿化过程包封DNA、蛋白质、酶等生物大分子,有效提高生物大分子的稳定性,从而极大地拓展了MOFs在生物医学领域的应用。本文基于MOFs构建了Agrobacterium-mediated transformation一种TME响应型纳米反应器,在特定TME刺激下逐步发生解离,引发多种治疗试剂的顺序可控释放,实现肿瘤的多模式协同治疗,为纳米治确认细节疗平台的构建和纳米技术在生物医学领域的发展提供了新的研究思路和研究方法。本论文的主要研究内容如下:一、基于金属有机框架的生物矿化构建肿瘤微环境响应型纳米反应器基于生物矿化原理,由ZIF-90和ZIF-67形成核-壳MOFs(ZIF-90@ZIF-67),将其作为载体用于封装功能性DNA分子、酶及化疗药物,构建了一种TME响应型纳米反应器。首先,设计包含i-motif序列的Y型DNA(Y-DNA)以及同时包含DNAzyme序列和二硫键(S-S)的双链线性DNA(L-DNA),将其作为结构单元,利用粘性末端碱基互补配对制备DNA纳米球(DNA nanospheres,DNSs),并负载化疗药物阿霉素(Doxorubicin,Dox)。进一步,利用ATP响应的ZIF-90包封Dox/DNSs,得到Dox/DNSs@ZIF-90。最后,利用p H响应的ZIF-67同时包裹葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase,GOx)和Dox/DNSs@ZIF-90,制备得到TME响应的多功能纳米反应器(Dox/DNSs@ZIF-90@GOx@ZIF-67)。研究结果表明,通过生物矿化,MOFs可以负载多种治疗试剂;此外,该纳米反应器在TME模拟条件刺激下(如,微酸性、ATP、GSH),可以发生响应性解离,实现治疗试剂的顺序可控释放。总之,本工作基于MOFs生物矿化构建TME响应型纳米反应器,在药物递送和肿瘤治疗等领域具有潜在的应用价值。二、肿瘤微环境响应型纳米反应器用于多模式协同治疗乳腺癌基于纳米反应器(Dox/DNSs@ZIF-90@GOx@ZIF-67)优异的TME响应性能以及肿瘤杀伤能力,将其用于化学动力学/饥饿/基因/化疗多模式协同治疗乳腺癌。当纳米反应器被肿瘤细胞内化后,其ZIF-67外壳首先发生酸响应性解离,释放GOx和Co~(2+)。释放的GOx催化肿瘤细胞内葡萄糖氧化生成H_2O_2和葡萄糖酸,一方面,葡萄糖的消耗切断了癌细胞的能量供应,实现饥饿治疗;另一方面,生成的H_2O_2通过Co~(2+)离子介导的类芬顿反应转化为·OH,从而实现化学动力学治疗。纳米反应器暴露出的ZIF-90内核在H~+和ATP刺激下发生解离,释放Zn~(2+),同时裸露出内部的DoxZD1839分子式/DNSs。在GSH和微酸条件刺激下,Dox/DNSs解离并释放DNAzyme和Dox,分别用于基因治疗和化疗。体外和体内实验结果均表明,该纳米反应器在肿瘤治疗中表现出协同增强的抗肿瘤效果,在纳米医学领域具有广阔的应用前景。